孔隙尺度超临界CO 2 油升温过饱和析出实验研究
发布时间：2022-01-15 13:09
CO2和高温蒸汽都在提高原油采收中被广泛应用。两者联合可以有效降低原油黏度、改善流动性,补充地层能量,提高波及效率。在高温蒸汽作用下,已溶解于原油的CO2会发生过饱和析出。析出气泡成核、生长和流动对地层多相流体分布及渗流有重要影响。本文通过孔隙尺度高压可视化实验系统,研究超临界CO2-油升温过饱和析出,探究了升温幅度和速率对过饱和析出气泡成核、生长和流动三个阶段的影响机理,同时也分析了气泡不同成核特征对后续生长和流动的影响规律。
【文章来源】：工程热物理学报. 2020,41(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图１孔隙尺度高温高压可视化实验系统［１１】??Ｆｉｇ．?１?Ｐｏｒｅ－ｓｃａｌｅ?ｌｉｉｇｈ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｖｉｓｕａｌ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｓｙｓｔｅｍ??
热器以及高压围压釜釜体加热器控??制。本研究中需要对微观模型进行升温，围压釜加??热器需要对整个围压釜加热，从而加热微观模型，反??应速度慢、难以精确控制，同时往往微观模型上下游??与围压釜接触部分先于微观模型被加热，影响升温??实验。??本研究中设计加工了微观模型局部加热测温结??构，通过微加工技术沉积在玻璃片上的铂丝可以实??现对于微观模型局部进行加热的功能，同时利用铂??丝的电阻随温度变化特性，实现对于微观模型局部??温度测量。微观模型局部加热测温结构加工示意图??如图２（ａ）所示：在玻璃片上光刻后进行铕及钛金属??滅射，钛金属可以有效防止滅射在玻璃上的铂发生??物理脱落，最终通过光刻胶剥离工艺后可以得到所??需要的铂丝加热测温结构。将沉积了铂丝结构的玻??璃片与特定的印刷电路板（ＰＣＢ）进行黏接，并通过??金丝压焊将玻璃片上铂丝连接到ＰＣＢ导线接口，焊??玻璃?光刻胶??１．清洗?２．匀胶??３．光刻??拍＆钛??４．金属鹏射??５．光刻胶剥离??玻璃铂丝?ＰＣＢ??金丝??压焊??铂结构与ＰＣＢ金丝压焊??（ａ）微加工工艺示意图??１６２０??１５９０??１５６０??”１５３０??＾?１５００??１４７０??１４４０??１４１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０?１００??Ｔ／°Ｃ??（ｂ）电阻－温度测量曲线??图２微观模型局部加热测温结构??Ｆｉｇ．?２?Ｍｉｃｒｏｍｏｄｅｌ?ｌｏｃａｌ?ｈｅａｔｉｎｇ?＆：?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?ｕｎｉｔ??接后用环氧树脂灌封胶密封焊接点及金丝部分。密??封后通过导热硅胶将加热测温
??Ｃ０２相。根据非均相成核理论１１２１，当升温导致超临??界ｃｏ２在原油中过饱和度足够大使得相变自由能超??过界面自由能时，超临界ｃｏ２气泡才会在壁面成核??析出，而这个过程同样受到升温的幅度及速率影响。??在保持升温速率为１１?左右条件下，分别进??行了升温幅度为５．４?Ｋ和９．２?Ｋ的Ｃ０２－正十二烷??升温过饱和析出实验，但是实验中微观模型内始终??没有发现Ｃ０２气泡析出，可见超临界Ｃ０２－正十二??烷体系需要一定过饱和度才能使得超临界Ｃ０２气泡??成核析出．??图３（ａ）￣（ｅ）为可视化系统捕捉到的实验１？５工??况中超临界Ｃ０２气泡析出成核的图像。可以发现所??有工况中捕捉到气泡的时候，气泡尺寸都已经和孔??隙尺寸可比。个别捕捉到气泡成核完整过程的实验??中发现，气泡从成核到尺寸与孔隙可比的过程非常??短，推测是由于超临界Ｃ０２在正十二烷中较大的溶??解度、过饱和度导致超临界Ｃ０２气泡成核后初期快??速生长。??实验１？３升温速率接近，保持在１１?Ｋｍｉｉｉ－１左??右，升温幅度从１５．８?Ｋ增加至３４．４?Ｋ。实验１和实??验２中产生的气泡成核数量均较少，实验２相比实??验１，随着升温幅度增加，微观模型多孔结构中产生??的超临界Ｃ０２气泡成核点略微增多。实验３中升温??幅度为３４．４?Ｋ，多孔结构内快速产生大量密集的超??临界Ｃ０２气泡，并在初期快速生长占据临近大孔空??间。实验３？５升温幅度保持在３５?Ｋ左右，升温速率??从１１．５?Ｋ．ｍｉｎ＿１降至２．６?Ｋ．ｍｉｎ－１。随着升温速率降??低，成核气泡数量减少。同时，实验４、５中气泡成核??现象与实验１、２中较为接近，气泡成核数
本文编号：3590673
【文章来源】：工程热物理学报. 2020,41(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图１孔隙尺度高温高压可视化实验系统［１１】??Ｆｉｇ．?１?Ｐｏｒｅ－ｓｃａｌｅ?ｌｉｉｇｈ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｖｉｓｕａｌ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｓｙｓｔｅｍ??
热器以及高压围压釜釜体加热器控??制。本研究中需要对微观模型进行升温，围压釜加??热器需要对整个围压釜加热，从而加热微观模型，反??应速度慢、难以精确控制，同时往往微观模型上下游??与围压釜接触部分先于微观模型被加热，影响升温??实验。??本研究中设计加工了微观模型局部加热测温结??构，通过微加工技术沉积在玻璃片上的铂丝可以实??现对于微观模型局部进行加热的功能，同时利用铂??丝的电阻随温度变化特性，实现对于微观模型局部??温度测量。微观模型局部加热测温结构加工示意图??如图２（ａ）所示：在玻璃片上光刻后进行铕及钛金属??滅射，钛金属可以有效防止滅射在玻璃上的铂发生??物理脱落，最终通过光刻胶剥离工艺后可以得到所??需要的铂丝加热测温结构。将沉积了铂丝结构的玻??璃片与特定的印刷电路板（ＰＣＢ）进行黏接，并通过??金丝压焊将玻璃片上铂丝连接到ＰＣＢ导线接口，焊??玻璃?光刻胶??１．清洗?２．匀胶??３．光刻??拍＆钛??４．金属鹏射??５．光刻胶剥离??玻璃铂丝?ＰＣＢ??金丝??压焊??铂结构与ＰＣＢ金丝压焊??（ａ）微加工工艺示意图??１６２０??１５９０??１５６０??”１５３０??＾?１５００??１４７０??１４４０??１４１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０?１００??Ｔ／°Ｃ??（ｂ）电阻－温度测量曲线??图２微观模型局部加热测温结构??Ｆｉｇ．?２?Ｍｉｃｒｏｍｏｄｅｌ?ｌｏｃａｌ?ｈｅａｔｉｎｇ?＆：?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?ｕｎｉｔ??接后用环氧树脂灌封胶密封焊接点及金丝部分。密??封后通过导热硅胶将加热测温
??Ｃ０２相。根据非均相成核理论１１２１，当升温导致超临??界ｃｏ２在原油中过饱和度足够大使得相变自由能超??过界面自由能时，超临界ｃｏ２气泡才会在壁面成核??析出，而这个过程同样受到升温的幅度及速率影响。??在保持升温速率为１１?左右条件下，分别进??行了升温幅度为５．４?Ｋ和９．２?Ｋ的Ｃ０２－正十二烷??升温过饱和析出实验，但是实验中微观模型内始终??没有发现Ｃ０２气泡析出，可见超临界Ｃ０２－正十二??烷体系需要一定过饱和度才能使得超临界Ｃ０２气泡??成核析出．??图３（ａ）￣（ｅ）为可视化系统捕捉到的实验１？５工??况中超临界Ｃ０２气泡析出成核的图像。可以发现所??有工况中捕捉到气泡的时候，气泡尺寸都已经和孔??隙尺寸可比。个别捕捉到气泡成核完整过程的实验??中发现，气泡从成核到尺寸与孔隙可比的过程非常??短，推测是由于超临界Ｃ０２在正十二烷中较大的溶??解度、过饱和度导致超临界Ｃ０２气泡成核后初期快??速生长。??实验１？３升温速率接近，保持在１１?Ｋｍｉｉｉ－１左??右，升温幅度从１５．８?Ｋ增加至３４．４?Ｋ。实验１和实??验２中产生的气泡成核数量均较少，实验２相比实??验１，随着升温幅度增加，微观模型多孔结构中产生??的超临界Ｃ０２气泡成核点略微增多。实验３中升温??幅度为３４．４?Ｋ，多孔结构内快速产生大量密集的超??临界Ｃ０２气泡，并在初期快速生长占据临近大孔空??间。实验３？５升温幅度保持在３５?Ｋ左右，升温速率??从１１．５?Ｋ．ｍｉｎ＿１降至２．６?Ｋ．ｍｉｎ－１。随着升温速率降??低，成核气泡数量减少。同时，实验４、５中气泡成核??现象与实验１、２中较为接近，气泡成核数
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